Diagnóstico de la causa de la falla del capacitor electrolítico

Espero que alguien pueda ayudarme a diagnosticar la causa de la falla de los condensadores electrolíticos en un circuito. El contexto es un circuito cargador, más específicamente su fuente de alimentación:

Dado un puente rectificador de diodos que está conectado en un conjunto de terminales a la red eléctrica a través de un circuito de filtro y en el otro lado a dos condensadores electrolíticos conectados en serie. En paralelo a cada condensador hay dos resistencias de descarga. (Y, por supuesto, el circuito de consumo real).

El problema es que uno de los dos condensadores en serie, el que está conectado al terminal - del puente de diodos, explota. Esta falla ocurre porque el dispositivo estuvo sujeto a un suministro de CA intermitente: frecuencia inestable, probablemente sobretensiones y subtensiones.

Me pregunto dónde buscar el problema:

  1. puente de diodos? - Jugué un poco con especias y la única forma en que podía invertir la polaridad en uno de los capacitores era asumir dos diodos en cortocircuito y los otros dos se convirtieron en aisladores. Esto no parece un modo de falla muy probable...
  2. falla del circuito después de la fuente de alimentación? - ¿Alguna pista sobre qué buscar? El circuito de consumo no es trivial...

Los capacitores en cuestión eran de 200Vdc, 1000uF para un aparato a 230Vac. Reemplacé ambos después de la primera falla, lo enchufé e inmediatamente el mismo capacitor volvió a explotar.

Desafortunadamente, no tengo acceso a un osciloscopio en este momento, solo a un multímetro digital.

¡Muchas gracias!

Editar 1

Eché un vistazo más de cerca a la PCB y obtuve el siguiente esquema parcial. El transformador principal está en la esquina superior izquierda. El chip PWM IC, etc. está conectado al MOSFET colgante en la parte inferior del esquema.

El TRIAC es parte de un STR 81145, que cambia automáticamente al modo de duplicación de voltaje si la entrada es de 115 V. (También toma su suministro del riel positivo).

Después de quitar los capacitores en cuestión, C7 y C8, la resistencia de los rieles positivo y negativo es igual a los 50 kOhm establecidos por el divisor de voltaje.

Esquema parcial

Ya sabes, algunos electrolíticos se van cuando quieren.
Sí, pero justo después de que fueron reemplazados está lejos de ser una coincidencia ... En mi humilde opinión, esto es claramente una falla del circuito.
¿230 V CA o 110 V CA? ¡He visto que el doblador intenta funcionar con 230 VCA :-) !!!! ¡Intentar!.
@RussellMcMahon Si el doblador se activa, debería poder medir 460 Vrms entre el riel positivo y el negativo, ¿verdad? Si es así, esto debería ser bastante fácil de comprobar...

Respuestas (3)

La CA de 230 V oscila entre +230 V y -230 V RMS, pero eso significa que alcanza +/- 325 V de pico a pico. Con un rectificador, eso es entre 0 y 325 V, lo que dividir en dos capacitores de 200 V sería suficiente, excepto que los capacitores deben coincidir perfectamente para que eso sea cierto.

Si hay diferencias en la fabricación, la ESR de los capacitores será ligeramente diferente y uno verá más voltaje que el otro.

Además, puede haber un amperaje máximo para el capacitor, y dado que un capacitor es similar a un cortocircuito cuando está vacío, es posible que obtenga demasiada corriente transitoria (verifique la clasificación de corriente de ondulación de la hoja de datos del capacitor).

Gracias Jon, los condensadores eran originalmente idénticos. Los reemplacé a ambos con el mismo modelo cuando uno explotó. Además, dado el divisor de voltaje conectado en paralelo a los capacitores, el voltaje en cada capacitor solo debe ser de 325V/2, ¿no?
El efecto del divisor de tensión depende de la ESR efectiva de los condensadores. Cuando solo se están cargando, los capacitores tienen una impedancia muy baja y básicamente provocan un cortocircuito en el divisor de voltaje. Sé que los condensadores de 400 V son más grandes y más caros, pero deberías probar con un par de esos. Además, es posible que desee conectar un osciloscopio a través de cada uno de los condensadores al encender el circuito y capturar/medir el voltaje real que desarrolla.
La diferencia en ESR parece haber sido el problema. Parece que el dispositivo no tenía un gran margen de ingeniería. Muchas gracias.

Los dos condensadores que se conectaron en serie probablemente estén clasificados para un voltaje más bajo que el que realmente produce la fuente de alimentación. En este caso, si uno de los condensadores se cortocircuita o algo así, el otro ve el voltaje de suministro completo y explota.

Reemplace ambos capacitores por otros que estén clasificados para más voltaje de suministro de energía completo, suponiendo que haya suficiente espacio en el dispositivo.

Los condensadores en cuestión son parte de la fuente de alimentación. Eran 200Vdc 1000uF para un aparato a 230Vac. Reemplacé ambos después de la primera falla, lo enchufé e inmediatamente el mismo capacitor volvió a explotar. No creo que tengan una calificación demasiado baja: después de todo, el dispositivo funcionó bien durante años.
@ArikRaffaelFunke Podría ser que una de las resistencias esté defectuosa (en cortocircuito o abierta), que también provoque que un capacitor vea el voltaje completo (que es de aproximadamente 320 V para una red eléctrica de 220 V). ¿El "grifo central" está conectado en alguna parte? Si es así, la mitad del resto del circuito puede estar en cortocircuito. Si no es así, compruebe las resistencias.
Pentium100, las resistencias parecen estar bien. Mido 100k de riel a riel y 50k entre el grifo central y ambos rieles. - El grifo central tiene varias conexiones. Consulte la pregunta actualizada con un esquema parcial.
Estoy de acuerdo con @ Pentium100. Si reemplaza ambos condensadores con piezas clasificadas para 450 V, al menos tendrá la oportunidad de hacer algunas mediciones antes de que exploten.

Parece probable que el punto central de los dos condensadores se conecte al equipo en cuestión y que este punto central esté conectado al riel positivo por una falla, posiblemente debido a un transistor de conmutación en cortocircuito o un diodo en cortocircuito, consulte a continuación.

Usted no dice qué está conectado a los capacitores, pero por lo general tal disposición es un circuito de puente con los capacitores formando una "pata" con derivación central del puente y dos transistores formando la otra "pata" con la carga conectada entre los dos puentes. piernas. Busque dos transistores grandes, posiblemente MOSFET, probablemente en un disipador térmico y probablemente el mismo modelo / número de pieza. El que se conecta a positivo muy posiblemente sea un cortocircuito. Tenga en cuenta también la posibilidad de diodo inverso como se describe a continuación.

El siguiente diagrama muestra la disposición general esquemáticamente: aquí, si Q1 está en cortocircuito, destruirá C2.

ingrese la descripción de la imagen aquí

El siguiente diagrama es funcionalmente el mismo pero más complicado y más parecido a lo que vería en la práctica. Nuevamente, Q1 está en cortocircuito, probablemente destruirá C2, PERO el diagrama es más difícil de seguir: rastree el camino desde + ve a través de Q1 y luego a C2. Poner en cortocircuito el diodo inverso a través de Q1 logrará el mismo resultado.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Ambos diagramas son de aquí.

Gracias Russell, esto realmente ayudó. El diseño que tengo es un poco más complicado pero parece seguir el mismo principio. (Consulte el esquema parcial en la pregunta actualizada). Si (en sus esquemas) Q1 se cortocircuitó, ¿debería poder medir un cortocircuito con un multímetro? Solo obtengo el valor de una pata del divisor de voltaje conectado en paralelo a los condensadores.
Complejo. Podría ser algo que endurece un transistor de controlador. Podría necesitar algo de voltaje para que se conduzca. Puede estar en otro lugar :-). Es una guía, pero lamentablemente las fallas pueden estar al acecho en casi cualquier lugar. Muestra aproximadamente dónde mirar si es la misma gorra la que siempre está estresada. Entonces, la comparación de las dos mitades del controlador puede ayudar. No serán 100% simétricos pero suelen estar cerca.
Hola Russel, gracias por toda tu ayuda hasta ahora. Creo que poco a poco estoy llegando a alguna parte ... Una última pregunta con respecto a su respuesta inicial: si Q1 o D1 se cortan, ¿cómo se conecta C2 al riel positivo? La toma central de los transistores está aislada con un capacitor (en serie con el transformador) de la toma central de los capacitores, ¿no? - Tal vez soy un poco lento en la captación...
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